Scienza dei calcolatori

Oggi i computer apprendono autonomamente, superano l'uomo in molte delle sue capacità mentali e di recente parlano con noi in modo fluido: l'intelligenza artificiale sta dando vita a una nuova inarrestabile rivoluzione industriale. Contucci ci fa comprendere il funzionamento di questa tecnologia sempre più pervasiva e ci aiuta a identificare i rischi e le sfide che ci attendono, per riuscire a trasformarla in una grande opportunità.

L'intelligenza artificiale sta rapidamente prendendo piede nelle nostre società. Ma è davvero "intelligente"? Di che tipo di intelligenza è dotata? Come la concepiscono coloro che la progettano? Che senso ha servircene nella vita di tutti i giorni? In questo libro, si tenta di rispondere a queste domande con gli strumenti della semiotica, la disciplina che si interroga, appunto, su come si determina il significato delle cose di cui facciamo esperienza. Ci si concentra, in particolare, sulla capacità delle macchine di interpretare la realtà e di aiutarci a interpretarla. Inoltre, analizzando i discorsi portati avanti da chi le crea, le utilizza, ne parla nei saggi scientifici o sui giornali, nei film o nelle serie tv, si riflette sulle narrazioni e sulle ideologie che influiscono sul modo in cui le pensiamo. Ciò che se ne evince è un quadro interessante, non solo delle tecnologie di cui ci stiamo dotando, ma soprattutto di noi che scegliamo di servircene e della nostra visione del mondo.

Quanto sono intelligenti i piú avanzati programmi di intelligenza artificiale? Possiamo fidarci di loro nelle decisioni che toccano le nostre vite? E in che misura dovremmo cominciare a preoccuparci rispetto a quando potrebbero superarci? Nessuna impresa scientifica recente è stata così entusiasmante, terrorizzante, piena di promesse stravaganti e di frustranti battute d'arresto quanto l'intelligenza artificiale. Con chiarezza e passione, Melanie Mitchell, un'importante scienziata informatica, ci offre un avvincente resoconto dell'intelligenza artificiale contemporanea. Arricchito di storie personali e un tocco di umorismo, il volume illustra il funzionamento di macchine che imitano l'apprendimento, la percezione, il linguaggio e persino la creatività e il buon senso umani. Intrecciando i progressi dell'intelligenza artificiale con le scienze cognitive e la filosofia, l'autrice sonda in che modi le macchine «intelligenti» di oggi possono effettivamente pensare o comprendere e se abbiano anche bisogno delle qualità umane piú peculiari. Una panoramica accessibile, chiara ed equilibrata dell'intelligenza artificiale, di ciò che la ricerca ha effettivamente realizzato, dei suoi limiti invalicabili e di cosa significherà nel futuro.

Verso la metà degli anni Cinquanta la cibernetica di Wiener, Turing e von Neumann lasciava il campo all'IA (l'intelligenza artificiale). Ai saggi dei "padri" della cibernetica, si affiancano qui i fondamentali contributi di Simon, Samuel, McCarthy e Minsky, i fondatori dell'IA, che ne illustrano le prime realizzazioni e la portata nell'ambito dei problemi della filosofia della mente. I temi trattati coprono un arco temporale che va dagli anni a cavallo della Seconda guerra mondiale alla fine degli anni Sessanta, con aggiornamenti critici dei curatori sui successivi sviluppi dell'IA e i suoi rapporti con le discipline psicologiche nonché sulla recente ripresa delle ricerche nel campo delle reti neurali e del connessionismo. Introduzione di Damiano Cantone.

SageMaker è una piattaforma in cloud di AWS che consente di elaborare modelli di machine learning utilizzando un'interfaccia grafica e senza dover gestire alcuna infrastruttura. Questo manuale accompagna il lettore nell'apprendimento delle varie funzionalità, dalla preparazione dei dati alla creazione, addestramento e distribuzione di modelli. Viene mostrato come integrare la piattaforma con le librerie di deep learning più diffuse, in modo da estenderne le potenzialità. Il lettore impara inoltre a ottimizzare il flusso di lavoro, migliorando la produttività e riducendo i costi, a individuare problemi e difetti nell'addestramento dei modelli, con la giusta attenzione alla scalabilità e al rilascio delle applicazioni. Una guida passo passo adatta ad analisti, data scientist, sviluppatori e in generale a chiunque voglia esplorare e sfruttare l'esperienza di AWS nello sviluppo di applicazioni di machine learning e analisi dei dati.

Il manuale nasce dalla constatazione che Python ha ormai spodestato giganti come Java sia nei corsi universitari sia nella formazione professionale di alto livello e costituisce il linguaggio del machine learning. Gli autori guidano il lettore in un graduale apprendimento della programmazione Python e delle sue librerie scientifiche NumPy e Pandas, dei concetti di machine learning e deep learning e della loro implementazione nel linguaggio, anche con framework come TensorFlow-Keras. L’obiettivo è ridurre al minimo i tempi di studio necessari per apprendere l’essenza del linguaggio e la sua applicazione consapevole alle reti neurali.

Nel mondo della tecnologia e dell’industria dei calcolatori ci sono stati negli ultimi anni enormi cambiamenti, che vanno dal rallentamento nello sviluppo della tecnologia dei semiconduttori alla crescita delle Architetture Specifiche di Dominio (DSA); dal ruolo delle microarchitetture come superfici sicure contro gli attacchi informatici alla ri-verticalizzazione dell’industria della tecnologia informatica, con poche aziende che forniscono infrastrutture di calcolo. In particolare, la crescente importanza dell’insieme di istruzioni open-source, che consentono alle organizzazioni di costruire processori senza dover prima negoziare una licenza e di sviluppare implementazioni che vengono condivise liberamente, costituisce una risorsa preziosa per la ricerca accademica e la didattica. Lo studio dell’informatica non può riguardare solo i principi su cui è fondata l’elaborazione, ma deve anche riflettere lo stato delle conoscenze attuali, e la quinta edizione italiana di Struttura e progetto dei calcolatori riflette proprio questi vertiginosi cambiamenti. Oltre all’aggiornamento dei dispositivi descritti, è stata aggiunta la trattazione delle Architetture Specifiche di Dominio e sono state reinserite le parti dedicate alle architetture multi-ciclo. Viene dato più spazio all’impatto dei software open-source sulle architetture e il confronto tra le architetture MIPS e quelle ARM e RISC-V è portato avanti in modo ancora più approfondito. Dal punto di vista didattico sono stati aggiunti in ciascun capitolo i paragrafi Come andare più veloce e Aiuto allo studio, con quesiti sfidanti (e risposte), mentre si mantengono le rubriche delle edizioni precedenti Interfaccia hardware/software, Capire le prestazioni dei programmi, Quadro d’insieme e Autovalutazione (con le risposte alla fine di ogni capitolo). Tutti gli esercizi sono stati aggiornati.

In Italia sono numerose le località che conservano tracce di teatri antichi, greci e romani, e degli altri edifici destinati allo spettacolo. Ma quale rapporto esiste – ieri come oggi – tra gli edifici e le città in cui essi sono stati costruiti, esibiti, utilizzati? In Grecia e a Roma il teatro era solo luogo di spettacolo e di incontro, un’opera di architettura o anche l’elemento di un più vasto programma edilizio? Inseriti nella rete urbana o collocati lungo le coste, in altura o nelle pianure dell’entroterra, gli edifici sembrano espressioni di un’unica forma architettonica e di un medesimo fenomeno culturale. Eppure, infinite varianti estetiche e strutturali ne fanno al tempo stesso simboli di tradizione ed esempi di innovazione. L’opera – destinata alla consultazione, allo studio, all’aggiornamento, al viaggio o alla semplice curiosità – fornisce, in un dizionario di circa duecentocinquanta voci, un’agile e completa informazione sui monumenti per spettacoli teatrali e ludici presenti sul territorio italiano. Non solo teatri greci e romani, ma anche anfiteatri, semianfiteatri a scena, odea e il cosiddetto theatrum tectum, circhi, stadi, ludi. Oltre agli edifici ben visibili o accertati da rilevamenti archeologici e topografici, sono anche segnalati quelli identificati su base epigrafica, documentaria o letteraria. Il progetto è stato realizzato con il contributo di Nicola Savarese.

La creatività: una delle doti peculiari dell'Homo sapiens, qualcosa che ci definisce come specie e come individui; la capacità, a lungo ritenuta unica, di realizzare opere d'arte o trovare soluzioni innovative ai problemi e agli stimoli del mondo. Grazie a essa abbiamo creato macchine sempre più avanzate, ormai in grado di superarci in molti ambiti. Ma se il sogno di riprodurre le caratteristiche della mente umana è antichissimo, lo sviluppo di una vera e propria intelligenza artificiale - in grado di apprendere dall'esperienza e migliorarsi - è un percorso ben più recente. Oggi che l'intelligenza artificiale è una realtà in via di affermazione, la domanda è: potrebbe a sua volta dimostrarsi creativa? Musica, arti visive, letteratura, matematica, persino l'elaborazione di una nuova lingua: i passi avanti in questi campi sono stati enormi, e tali da far ritenere che si sia sulla strada giusta per raggiungere traguardi un tempo impensabili. Possibile che, in un futuro prossimo, le macchine siano in grado di aiutarci a tener viva la nostra immaginazione? Marcus du Sautoy - studioso e divulgatore di fama internazionale - ripercorre in questo libro i progressi compiuti negli ultimi anni dal machine learning, oltre a esaminare la natura profonda della creatività umana e a descrivere i processi matematici che vi sono implicati. Il risultato è un volume ricco e affascinante, che offre un'analisi innovativa del mondo dell'IA e dell'essenza di ciò che chiamiamo «essere umano».

I dispositivi "intelligenti", come gli smartphone, le smart TV, le smart car, gli assistenti vocali, sono dappertutto e stanno già influenzando la vita di tutti. Ma è vero che sono intelligenti? Se non lo sono già adesso, lo diventeranno? In fondo, cos'è l'intelligenza? Cosa dobbiamo aspettarci in un prossimo domani e cosa in un futuro remoto? L'intelligenza artificiale sarà per noi un bene o un male? Il libro risponde ai molti quesiti che sempre più spesso sorgono intorno al concetto di Intelligenza Artificiale. Un agile strumento per capire e interpretare i risultati che la scienza e la tecnologia mettono a disposizione dei singoli cittadini, dei governi e degli imprenditori.

L'umanità è alle soglie di una rivoluzione senza precedenti. Negli ultimi anni, grazie ai progressi congiunti delle cosiddette NBIC (nanotecnologie, biotecnologie, informatica e scienze cognitive) e agli investimenti dei giganti americani e cinesi del digitale, la ricerca sull'Intelligenza artificiale (IA) ha fatto un enorme balzo in avanti. Si stima che, a partire dal 2030, IA più trasversali e associate a robot polivalenti modificheranno profondamente il mercato del lavoro: la quasi totalità dei mestieri che conosciamo sarà robotizzata, informatizzata o potrebbe più semplicemente scomparire. Il rischio di una disoccupazione pandemica è dunque altissimo. La possibilità di potenziare attraverso diversi sistemi le facoltà cognitive umane potrebbe inoltre trasformare la misurazione del QI, per quanto perfezionata, in un pericoloso strumento di discriminazione economica e sociale. E non bisogna dimenticare che, suo malgrado, l'IA potrebbe occasionalmente rivelarsi maligna o incontrollabile. In questo scenario diventerà fondamentale educare i nostri figli a crescere ed evolvere a fianco dell'IA, per trovare il proprio spazio, i propri ruoli. Ma la scuola, fondamentale per "coltivare" i nostri cervelli biologici e per evitare la loro sconfitta definitiva, è oggi la più impreparata delle istituzioni.

Lo scopo di questo testo è illustrare i principi generali dei sistemi di elaborazione, facendo riferimento ad architetture e sistemi reali e introducendo contestualmente i principi di base delle tecnologie abilitanti e il loro impatto sulle architetture. Il testo consente al lettore di analizzare come l'evoluzione delle tecnologie microelettroniche incida sulle soluzioni architetturali dei sistemi di elaborazione. Viene, quindi, proposto un percorso che affianca alla classica trattazione, che illustra i modi di funzionamento dei calcolatori elettronici, un nuovo approccio basato su approfondimenti inerenti all'evoluzione e alle prospettive delle nuove soluzioni tecnologiche e alle loro implicazioni sullo sviluppo e la progettazione di nuovi modelli architetturali, affrontando in modo sistematico anche le tematiche relative alle tecniche d'interazione fra i nodi di elaborazione e il mondo esterno con riferimento ai problemi di interconnessione di più unità e al progetto di unità di I/O, nonché a quelli posti dai sistemi embedded nel loro impiego in molte applicazioni industriali.